JP7268450B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに関する。

従来の液体吐出ヘッドとして、特許文献１の液体吐出ヘッドでは、ノズル、ノズルに通じる圧力室、圧力室へ液体を供給する液体供給路、及び、圧力室より液体を排出する液体排出路を備えている。ここで、インクは、液体供給路から供給されて、圧力室に充填される。この一部がノズルからインク滴として吐出され、他のインクが液体排出路を通って循環している。

特開２００８－２９０２９２号公報

上記特許文献１の液体吐出ヘッドでは、圧力室において液体が、液体供給路における液体の流れ方向と反対向きに流れている。このため、循環時において液体供給路から圧力室に流入する際の液体の圧力損失が大きく、循環流量が低下してしまう。これに対し、ポンプの圧力を大きくすると、流路を流れる流量を増やすことができる。但し、ノズル付近の圧力バランスが崩れ易くなり、ノズルのメニスカスが破れる可能性が高くなる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、液体の圧力損失を低減することができる液体吐出ヘッドを提供することを目的としている。

本発明のある態様に係る液体吐出ヘッドは、液体が外部から供給される供給口が設けられ、第１方向に延びる供給マニホールドと、前記供給マニホールドに一端が接続され、第２方向に延びる複数の供給絞り路と、複数の前記供給絞り路の他端に接続され、前記第１方向とは異なる第３方向に延びると共に、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、を備え、前記供給絞り路は、前記第２方向が前記第１方向及び前記第３方向の両方の成分を有するように構成されている。

この構成によれば、供給絞り路における液体の流れ方向は、圧力室における液体の流れ方向、及び、供給マニホールドにおける液体の流れ方向のそれぞれに沿っている。このため、供給マニホールドから供給絞り路を介して圧力室へ液体が流入する際の圧力損失を低減することができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、液体の圧力損失を低減することができる液体吐出ヘッドを提供することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態１に係る液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置を概略的に示す図である。 図１の液体吐出ヘッドを配列方向に直交する断面で切断した断面図である。 図１の液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。 本発明の変形例１に係る液体吐出ヘッドを配列方向に直交する断面で切断した断面図である。 本発明の変形例２に係る液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液体吐出ヘッドを配列方向に直交する断面で切断した断面図である。 図６の液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。 本発明の変形例に係る液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。 本発明の変形例３に係る液体吐出ヘッドにおいて、積層方向に沿って上側から視た、各マニホールド、各絞り路、各連通孔及び圧力室の位置関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。

（実施の形態１）
＜液体吐出装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係る液体吐出ヘッド（以下、「ヘッド」と称する。）２０を備える液体吐出装置１０は、液体を吐出する装置である。以下では、液体吐出装置１０を、インク等の液体をインクジェットプリンタに適用した例について説明するが、液体吐出装置１０はこれに限定されない。

液体吐出装置１０は、図１に示すように、ラインヘッド方式が採用され、プラテン１１、搬送部、ヘッドユニット１６、貯留タンク１２及び制御部１３を備えている。但し、液体吐出装置１０はラインヘッド方式に限定されず、例えば、シリアルヘッド方式等の他の方式も採用し得る。

プラテン１１は、平板部材であり、上面に用紙１４が配置され、その用紙１４とヘッドユニット１６との距離を決める。なお、プラテン１１よりもヘッドユニット１６側を上側と称し、その反対側を下側と称するが、液体吐出装置１０の配置はこれに限定されない。

搬送部は、例えば、２つの搬送ローラ１５、及び、搬送モータ（図示せず）を有する。２つの搬送ローラ１５は、搬送方向にプラテン１１を互いの間に挟み、平行に配置されており、搬送モータに連結されている。この搬送モータが駆動されると、搬送ローラ１５が回転し、プラテン１１上の用紙１４が搬送方向に搬送される。

ヘッドユニット１６は、用紙１４が搬送される方向（搬送方向）に直交する方向（直交方向）における用紙１４の長さ以上の長さを有している。ヘッドユニット１６には、複数のヘッド２０が設けられている。

ヘッド２０は、流路形成体と容積変更部の積層体を有している。流路形成体は、内部に液体流路が形成され、下面(吐出面４０ａ)に複数のノズル孔２１ａが開口している。容積変更部は、駆動されて、液体流路の容積を変更する。このとき、ノズル孔２１ａでは、メニスカスが振動し、液体が吐出される。なお、ヘッド２０の詳細に関しては後述する。

貯留タンク１２は、インクの種類ごとに設けられている。例えば、４つの貯留タンク１２には、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクがそれぞれ貯留されている。この貯留タンク１２のインクは、対応するノズル孔２１ａに供給される。

制御部１３は、ＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部、及び、ＡＳＩＣ等のドライバＩＣを備えている。制御部１３では、ＣＰＵが、各種要求及びセンサの検出信号を受けて、ＲＡＭに各種データを記憶させると共に、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて各種の実行指令をＡＳＩＣへ出力する。ＡＳＩＣは、この指令に基づいて、各ドライバＩＣを制御し対応する動作を実行する。これにより、搬送モータ及び容積変更部が駆動される。

例えば、制御部１３は、ヘッドユニット１６の吐出動作、及び、用紙１４の搬送動作等を実行する。吐出動作では、ヘッドユニット１６のノズル孔２１ａからインクが吐出される。また、搬送動作では、用紙１４が搬送方向に所定量毎搬送される。吐出動作と共に搬送動作が実行されて、印刷処理が進む。

＜ヘッドの構成＞
ヘッド２０は、上述のように、流路形成体及び容積変更部を備えている。図２及び図３に示すように、流路形成体は複数のプレートの積層体であり、容積変更部は振動板５５及び圧電素子６０を有している。

複数のプレートは、ノズルプレート４０、第１流路プレート４１、第２流路プレート４２、第３流路プレート４３、第４流路プレート４４、第５流路プレート４５、第６流路プレート４６、第７流路プレート４７、第８流路プレート４８、第９流路プレート４９、第１０流路プレート５０、第１１流路プレート５１、第１２流路プレート５２、第１３流路プレート５３及び第１４流路プレート５４を含んでいる。これらのプレートは、この順で積層方向に積層されている。

各プレートには、大小様々な孔及び溝が形成されている。各プレートが積層された流路形成体の内部では孔及び溝が組み合わされて、例えば、複数のノズル２１、複数の個別流路、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３が液体流路として形成されている。

ノズル２１は、ノズルプレート４０を積層方向に貫通し形成されている。ノズルプレート４０の吐出面４０ａには、複数のノズル２１の先端（ノズル孔２１ａ）が配列方向に並んでノズル列を形成している。

なお、配列方向は、積層方向に直交した方向であって、図１の直交方向に沿っていてもよいし、直交方向に傾斜していてもよい。また、以下、液体流路の方向として第１方向ｄ１～第５方向ｄ５について説明する。ここで、第１方向ｄ１及び第５方向ｄ５は配列方向に平行な方向として、第３方向ｄ３は配列方向及び積層方向に直交する方向（幅方向）に平行な方向として説明する。但し、第１方向ｄ１及び第５方向ｄ５は配列方向に傾斜していてもよい。また、第３方向ｄ３は幅方向に傾斜していてもよい。

供給マニホールド２２は、第１方向ｄ１に長く延び、複数の個別流路に接続されている。帰還マニホールド２３は、第５方向ｄ５に長く延び、複数の個別流路に接続されている。なお、第５方向ｄ５は、第１方向ｄ１に平行であってもよいし、傾斜していてもよい。

供給マニホールド２２は、帰還マニホールド２３の上に積層されている。これにより、第３方向ｄ３及び第１方向ｄ１を含む平面に直交する方向（積層方向）において、供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３とが互いに重なって配置されている。これによれば、積層方向に直交する方向において液体吐出ヘッドの小型化を図ることができる。

供給マニホールド２２の第１方向ｄ１に直交する断面積、及び、帰還マニホールド２３の第５方向ｄ５に直交する断面積は、互いに等しい。例えば、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３は、互いに等しいサイズ及び形状を有していてもよい。この場合、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３は、配列方向、幅方向及び積層方向における各寸法が互いに等しくてもよい。例えば、各マニホールドの断面積は１０００μｍ²以上であって、２０００μｍ²以下である。

供給マニホールド２２は、第８流路プレート４８～第１１流路プレート５１を積層方向に貫通した貫通孔、及び、第１２流路プレート５２の下面から窪んだ窪みが積層方向に重なって形成されている。このため、供給マニホールド２２の下端は第７流路プレート４７に覆われ、上端は第１２流路プレート５２における上側部分に覆われている。

帰還マニホールド２３は、第２流路プレート４２～第５流路プレート４５を積層方向に貫通した貫通孔、及び、第６流路プレート４６の下面から窪んだ窪みが積層方向に重なって形成されている。このため、帰還マニホールド２３の下端は第１流路プレート４１に覆われ、上端は第６流路プレート４６における上側部分に覆われている。

この供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３との間には、バッファー空間２４が配置されている。バッファー空間２４は、第７流路プレート４７の下面から窪んだ窪みにより形成されている。このため、積層方向において、供給マニホールド２２とバッファー空間２４とは第７流路プレート４７の上側部分を介して隣接し、帰還マニホールド２３とバッファー空間２４とは第６流路プレート４６の上側部分を介して隣接している。供給マニホールド２２と帰還マニホールド２３との間にバッファー空間２４を挟むことにより、供給マニホールド２２における液体の圧力及び帰還マニホールド２３における液体の圧力が互いに作用することを低減することができる。

また、供給マニホールド２２には、配列方向の一方端（第１方向ｄ１の上流端）に供給口２２ａが設けられている。ここでは、供給路２２ｂの下端が供給口２２ａに接続され、供給路２２ｂが供給口２２ａから上方に延びている。例えば、供給路２２ｂは、第１２流路プレート５２の上側部分、第１３流路プレート５３、第１４流路プレート５４、振動板５５及び絶縁膜５６を貫通している。供給路２２ｂの上端は、筒状の供給ポート２２ｃの内部空間に接続されている。

帰還マニホールド２３には、配列方向の他方端（第５方向ｄ５の下流端）に帰還口２３ａが設けられている。ここでは、帰還路の下端が帰還口２３ａに接続され、帰還路が帰還口２３ａから上方に延びている。例えば、帰還路は、第６流路プレート４６～絶縁膜５６を貫通している。帰還路の上端は、筒状の帰還ポートの内部空間に接続されている。例えば、帰還口２３ａは、供給マニホールド２２の下流端よりも配列方向の他方端側に配置されている。

複数の個別流路は、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３に接続されている。個別流路は、上流端が供給マニホールド２２に接続され、下流端が帰還マニホールド２３に接続されており、この間においてノズル２１の基端に接続されている。個別流路は、第１連通孔２５、供給絞り路２６、第２連通孔２７、圧力室２８、ディセンダ２９、帰還絞り路３１及び第３連通孔３２を有し、これらはこの順に配置されている。

第１連通孔２５は、その下端が供給マニホールド２２の上端に接続し、供給マニホールド２２から積層方向の上方に延び、第１２流路プレート５２における上側部分を積層方向に貫通している。第１連通孔２５は、幅方向における供給マニホールド２２の中央よりも一方側（第１側）に配置されている。積層方向に直交する第１連通孔２５の断面積は、第１方向ｄ１に直交する供給マニホールド２２の断面積よりも小さい。例えば、第１連通孔２５の断面積は１００μｍ²以上であって、２００μｍ²以下である。

供給絞り路２６は、その一端（幅方向における第１側の端：第２端２６ｂ）が第１連通孔２５の上端に接続し、第２方向ｄ２に延びている。供給絞り路２６は、第１３流路プレート５３の下面から窪んだ溝により形成されている。第２方向ｄ２に直交する供給絞り路２６の断面積は、積層方向に直交する第１連通孔２５の断面積よりも小さい。例えば、供給絞り路２６の断面積は５０μｍ²以上であって、９０μｍ²以下である。なお、供給絞り路２６の詳細については後述する。

第２連通孔２７は、その下端が供給絞り路２６の他端（幅方向における第２側の端：第１端２６ａ）に接続し、供給絞り路２６から積層方向の上方に延び、第１３流路プレート５３における上側部分を積層方向に貫通している。第２連通孔２７は、幅方向における供給マニホールド２２の中央よりも他方側（第２側）に配置されている。積層方向に直交する第２連通孔２７の断面積は、第２方向ｄ２に直交する供給絞り路２６の断面積よりも大きい。例えば、第２連通孔２７の断面積は１００μｍ²以上であって、２００μｍ²以下である。

圧力室２８は、その一端（第１側の端：第１側端２８ｂ）が第２連通孔２７の上端に接続し、第３方向ｄ３に延びている。圧力室２８は、第１４流路プレート５４を積層方向に貫通して形成されている。第３方向ｄ３に直交する圧力室２８の断面積は、積層方向に直交する第２連通孔２７の断面積よりも大きい。例えば、圧力室２８の断面積は３００μｍ²以上であって、４００μｍ²以下である。

ディセンダ２９は、第１流路プレート４１～第１３流路プレート５３を積層方向に貫通し、幅方向において供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３よりも第２側に配置されている。ディセンダ２９は、その上端が圧力室２８の他端（第２側の端：第２側端２８ａ）に接続され、下端がノズル２１に接続されている。例えば、ノズル２１は、積層方向においてディセンダ２９に重なり、積層方向に直交する方向においてディセンダ２９の中央に配置されている。

ディセンダ２９の断面積は、積層方向に一定であってもよいし、変化してもよい。例えば、ディセンダ２９の上部（例えば、第１２流路プレート５２～第１３流路プレート５３におけるディセンダ２９の形成範囲）においては上端に近づくほど断面積が縮小していてもよい。

帰還絞り路３１は、その一端（第２側の端：第４端３１ｂ）がディセンダ２９の下端に接続し、ディセンダ２９から第４方向ｄ４へ延びている。帰還絞り路３１は、第１流路プレート４１の下面から窪んだ溝により形成されている。第４方向ｄ４に直交する帰還絞り路３１の断面積は、積層方向に直交するディセンダ２９の断面積よりも小さい。例えば、帰還絞り路３１の断面積は５０μｍ²以上であって、９０μｍ²以下である。
なお、帰還絞り路３１の詳細については後述する。

第３連通孔３２は、その下端が帰還絞り路３１の他端（第１側の端：第３端３１ａ）に接続し、帰還絞り路３１から積層方向の上方に延び、第１流路プレート４１における上側部分を積層方向に貫通している。第３連通孔３２は、その上端が帰還マニホールド２３の下端に接続されている。第３連通孔３２は、幅方向における帰還マニホールド２３の中央よりも第２側に配置されている。積層方向に直交する第３連通孔３２の断面積は、第４方向ｄ４に直交する帰還絞り路３１の断面積よりも大きい。例えば、第３連通孔３２の断面積は１００μｍ²以上であって、２００μｍ²以下である。

振動板５５は、第１４流路プレート５４の上に積層されており、圧力室２８の上端開口を覆っている。なお、振動板５５は、第１４流路プレート５４と一体的に形成されていてもよい。この場合、圧力室２８は積層方向に第１４流路プレート５４の下面から窪んで形成される。この第１４流路プレート５４において圧力室２８よりも上側部分が振動板５５として機能する。

圧電素子６０は共通電極６１、圧電層６２及び個別電極６３を含み、これらはこの順で配置されている。共通電極６１は、絶縁膜５６を介して振動板５５の全面を覆っている。圧電層６２は、圧力室２８毎に設けられ、圧力室２８に重なるように共通電極６１上に配置されている。個別電極６３は、圧力室２８毎に設けられ、圧電層６２上に配置されている。このとき、１つの個別電極６３、共通電極６１及び両電極で挟まれた部分の圧電層６２（活性部）により、１つの圧電素子６０が構成される。

個別電極６３は、ドライバＩＣに電気的に接続されている。このドライバＩＣは、制御部１３（図１）から制御信号を受けて、駆動信号(電圧信号)を生成し、個別電極６３に印加する。これに対し、共通電極６１は、常にグランド電位に保持されている。

駆動信号に応じて、圧電層６２の活性部が、２つの電極６１、６３と共に面方向に伸縮する。これに応じて、振動板５５が協働して変形し、圧力室２８の容積を増減する方向に変化する。これにより、圧力室２８に、液体をノズル２１から吐出させる吐出圧力が付与される。

＜液体の流れ＞
例えば、供給口２２ａに供給配管によりサブタンクに接続され、帰還口２３ａに帰還配管によりサブタンクに接続される。供給配管の加圧ポンプ及び帰還配管の負圧ポンプが駆動すると、液体は、サブタンクから供給配管を通り、外部から供給口２２ａを介して供給マニホールド２２に流入し、第１方向ｄ１に供給マニホールド２２を流れる。

この間に液体の一部は個別流路に流入する。ここで、液体は、供給マニホールド２２から第１連通孔２５を介して供給絞り路２６に流入し、供給絞り路２６を第２方向ｄ２に流れ、供給絞り路２６から第２連通孔２７を介して圧力室２８に流入し、圧力室２８を第３方向ｄ３に流れる。そして、液体は、ディセンダ２９を上端から下端へ積層方向に流れ、ノズル２１に流入する。ここで、圧電素子６０によって圧力室２８に吐出圧力が付与されると、液体はノズル孔２１ａから吐出される。

残る液体は、帰還絞り路３１を第４方向ｄ４に流れ、第３連通孔３２を介して帰還マニホールド２３に流入する。そして、液体は帰還マニホールド２３を第５方向ｄ５に流れて、帰還口２３ａから外部へ排出され、帰還配管を通りサブタンクへ戻る。これにより、ノズル孔２１ａから吐出されなかった液体は、サブタンクと個別流路との間を循環する。

＜供給絞り路の構成＞
図３に示すように、供給絞り路２６は第２方向ｄ２に延びており、第２方向ｄ２は第１方向ｄ１及び第３方向ｄ３の両方の成分を有している。この第１方向ｄ１は供給マニホールド２２の延伸方向であり、第３方向ｄ３は圧力室２８の延伸方向である。これにより、第２方向ｄ２は、第１方向ｄ１及び第３方向ｄ３のそれぞれに対して傾斜している。

このように、液体は供給マニホールド２２から供給絞り路２６に流入する際、液体の流れは第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に変換する。この際、第２方向ｄ２は第１方向ｄ１を方向成分として有していることにより、供給絞り路２６において液体は、第１方向ｄ１への流れの圧力を利用して、第２方向ｄ２へ流れる。また、第２方向ｄ２は、第１方向ｄ１と反対側の方向を方向成分として有さないことにより、第２方向ｄ２への流れに対する抵抗を低減することができる。よって、圧力損失を低減することができる。

そして、液体は供給絞り路２６から圧力室２８に流入する際、液体の流れは第２方向ｄ２から第３方向ｄ３に変換する。この際、第３方向ｄ３は第２方向ｄ２を方向成分として有していることにより、圧力室２８において液体は、第２方向ｄ２への流れの圧力を利用して、第３方向ｄ３へ流れる。また、第３方向ｄ３は、第２方向ｄ２と反対側の方向を方向成分として有さないことにより、第３方向ｄ３への流れに対する抵抗を低減することができる。よって、圧力損失を低減することができる。

しかも、供給マニホールド２２及び帰還マニホールド２３が互いに積層されている場合、各マニホールドの断面積を大きくすることができない。このような圧力損失の影響が大きい場合において、圧力損失を低減する効果が大きい。

例えば、第１方向ｄ１と第２方向ｄ２とのなす角θ１２、及び、第２方向ｄ２と第３方向ｄ３とのなす角θ２３は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい。θ１２とθ２３との和（θ１２＋θ２３）は、１８０°よりも小さい。例えば、角θ２３は角θ１２よりも小さい。例えば、角θ１２は、８０°以上であって、８７°以下である。例えば、角θ２３は、３°以上であって、１０°以下である。

このように、θ２３＜θ１２であれば、流速が速い圧力室２８における圧力損失を低減することができる。すなわち、供給絞り路２６の流速は供給マニホールド２２及び圧力室２８の流速よりも速く、また、圧力室２８の流速は供給マニホールド２２の流速よりも速い。ここで、供給絞り路２６における流れ方向（第２方向ｄ２）を、供給マニホールド２２の流れ方向（第１方向ｄ１）よりも圧力室２８の流れ方向（第３方向ｄ３）に近くする。これにより、流速が速い圧力室２８に連通する供給絞り路２６においては、流出側の流れ角度差θ２３が流入側の流れ角度差θ１２よりも小さいため、流れが促され、圧力損失を低減することができる。

さらに、供給マニホールド２２と供給絞り路２６との間に第１連通孔２５が設けられている。この第１連通孔２５のサイズは、第２方向ｄ２に直交する供給絞り路２６の断面積よりも大きく、第１方向ｄ１に直交する供給マニホールド２２の断面積よりも小さい。このため、供給マニホールド２２、第１連通孔２５及び供給絞り路２６の順で段階的にサイズが小さくなることにより、面積の急減少を防止し、この順で流れる液体の圧力損失を低減することができる。

また、圧力室２８と供給絞り路２６との間に第２連通孔２７が設けられている。この第２連通孔２７のサイズは、第２方向ｄ２に直交する供給絞り路２６の断面積よりも大きく、第３方向ｄ３に直交する圧力室２８の断面積よりも小さい。このため、供給絞り路２６、第２連通孔２７及び圧力室２８の順で段階的にサイズが大きくなることにより、面積の急拡大を防止し、この順で流れる液体の圧力損失を低減することができる。

供給絞り路２６の断面積は、圧力室２８の断面積よりも小さい。例えば、供給絞り路２６を流れる液体の抵抗を、０．７ｋＰａ・ｓ／μｌ・ｃｐｓ以上に設定する。これにより、圧電素子６０により圧力室２８に付与された圧力が供給絞り路２６を介して供給マニホールド２２に抜けることを防止することができる。

また、供給絞り路２６は、圧力室２８に接続される第１端２６ａ、及び、第１端２６ａと反対側の第２端２６ｂを有している。供給マニホールド２２は、液体が外部から供給される供給口２２ａが設けられ、複数の供給絞り路２６の第２端２６ｂが接続されるように延びている。

ここで、供給絞り路２６は、供給マニホールド２２の延伸方向において、第２端２６ｂが第１端２６ａよりも供給口２２ａ側になるように延びている。また、圧力室２８は、供給絞り路２６の延伸方向において、ノズル２１に接続される部分（例えば、第２側端２８ａ）が、第１端２６ａに接続されている部分（例えば、第１側端２８ｂ）よりも第２端２６ｂ側の反対側になるように延びている。

これにより、供給マニホールド２２から流入した液体は、供給絞り路２６を第２端２６ｂから第１端２６ａへ流れ、さらに、圧力室２８を第１側端２８ｂから第２側端２８ａへ流れる。この際、供給絞り路２６における流れ方向（第２方向ｄ２）は供給マニホールド２２の流れ方向（第１方向ｄ１）及び圧力室２８の流れ方向（第３方向ｄ３）の両方の成分を有することになる。よって、この流れにおける圧力損失を低減することができる。

＜帰還絞り路の構成＞
帰還絞り路３１は、第２側の端（一端）が、ノズル２１と圧力室２８とを連通させるディセンダ２９に接続されており、第４方向ｄ４に延びている。第４方向ｄ４は、第３方向ｄ３の反対方向及び第５方向ｄ５を成分として含んでいる。この第５方向ｄ５は、第３方向ｄ３及び第４方向ｄ４と異なり、帰還マニホールド２３の延伸方向である。これにより、第４方向ｄ４は、第３方向ｄ３の反対方向及び第５方向ｄ５のそれぞれに対して傾斜している。

このように、液体は圧力室２８からディセンダ２９を介して帰還絞り路３１に流入する際、液体の流れは第３方向ｄ３から積層方向に変換してから第４方向ｄ４に変換する。このため、帰還絞り路３１に対する圧力室２８の流れ方向の影響が、ディセンダ２９によって低減されている。よって、第４方向ｄ４が第３方向ｄ３の反対方向の成分を有していても、圧力損失の増加を抑制することができる。

そして、液体は帰還絞り路３１から帰還マニホールド２３に流入する際、液体の流れは第４方向ｄ４から第５方向ｄ５に変換する。この際、第５方向ｄ５は第４方向ｄ４を方向成分として有していることにより、圧力室２８において液体は、第５方向ｄ５への流れの圧力を利用して、第４方向ｄ４へ流れる。また、第５方向ｄ５は、第４方向ｄ４と反対側の方向を方向成分として有さないことにより、第５方向ｄ５への流れに対する抵抗を低減することができる。よって、圧力損失を低減することができる。

例えば、第３方向ｄ３と第４方向ｄ４とのなす角θ３４、及び、第４方向ｄ４と第５方向ｄ５とのなす角θ４５は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい。θ３４とθ４５との和（θ３４＋θ４５）は、１８０°よりも小さい。例えば、角θ３４は角θ４５よりも小さい。例えば、角θ３４は、１５°以上であって、２５°以下である。角θ４５は、６５°以上であって、７５°以下である。

さらに、帰還絞り路３１と帰還マニホールド２３との間に第３連通孔３２が設けられている。この第３連通孔３２のサイズは、第４方向ｄ４に直交する帰還絞り路３１の断面積よりも大きく、第５方向ｄ５に直交する帰還マニホールド２３の断面積よりも小さい。このため、帰還絞り路３１、第３連通孔３２及び帰還マニホールド２３の順で段階的にサイズが大きくなることにより、面積の急拡大を防止し、この順で流れる液体の圧力損失を低減することができる。

また、帰還絞り路３１は、帰還マニホールド２３に接続された第３端３１ａ、及び、第３端３１ａと反対側の第４端３１ｂを有する。帰還マニホールド２３は、液体が外部へ帰還される帰還口２３ａが設けられ、複数の帰還絞り路３１の第３端３１ａが接続されるように延びている。ここで、帰還絞り路３１は、帰還マニホールド２３の延伸方向において、第３端３１ａが第４端３１ｂよりも帰還口２３ａ側になるように延びている。

これにより、液体は、帰還絞り路３１を第４端３１ｂから第３端３１ａへ流れ、さらに、帰還マニホールド２３を帰還口２３ａへ流れる。この際、帰還絞り路３１における流れ方向（第４方向ｄ４）は帰還マニホールド２３の流れ方向（第５方向ｄ５）を有することになる。よって、この流れにおける圧力損失を低減することができる。

なお、圧力室２８は、帰還絞り路３１の延伸方向において、第１端２６ａに接続されている部分（例えば、第１側端２８ｂ）が、第４端３１ｂに接続されている部分（例えば、第２側端２８ａ）よりも第３端３１ａ側になるように延びている。

＜変形例１＞
変形例１に係るヘッド２０では、図４に示すように、供給絞り路２６の一端は、第１方向に直交する方向における供給マニホールド２２の中央に接続されている。また、供給絞り路２６の他端は、第３方向における圧力室２８の上流端に接続されている。これ以外の構成及び作用、効果は上記と同様であるため、その説明を省略する。

具体的には、第１方向に直交する方向は、積層方向にも直交しており、例えば、幅方向である。この直交する方向において、供給絞り路２６の第１側の端（一端）が第１連通孔２５を介して供給マニホールド２２の中央に接続されている。

積層方向において供給マニホールド２２の中央に第１連通孔２５が重なるように配置されていればよい。このため、第１連通孔２５は、その第１側の端が供給マニホールド２２の中央に重なるように配置されていてもよいし、第２側の端が供給マニホールド２２の中央に重なるように配置されていてもよい。

供給マニホールド２２において中央に近いほど流速が速くなる。これにより、供給絞り路２６が第１連通孔２５を介して流速が速い領域に接続されるため、流れが促され、圧力損失を低減することができる。

また、供給絞り路２６の第２側の端（他端）は、第２連通孔２７を介して圧力室２８の上流端に接続されている。この供給絞り路２６の第２側の端は、例えば、積層方向において供給マニホールド２２の上方に配置されている。

積層方向において供給絞り路２６の第２側の端、第２連通孔２７、及び、圧力室２８の上流端が重なるように配置されている。これにより、液体は、供給絞り路２６の第２側の端から、第２連通孔２７を通り、圧力室２８の上流端に流入するため、圧力室２８において上流端から第３方向ｄ３へ流れる。これにより、圧力室２８において上流側に液体が滞留することがなく、円滑に流れることができる。

＜変形例２＞
変形例２に係るヘッド２０は、図５に示すように、ノズル２１と圧力室２８とを連通させ、帰還絞り路３１に接続されているディセンダ２９を備えている。また、帰還絞り路３１は、第４方向ｄ４が第３方向ｄ３の反対方向及び第５方向ｄ５の反対方向を成分として含んでいる。これ以外の構成及び作用、効果は上記と同様であるため、その説明を省略する。

この場合、帰還口２３ａは、帰還マニホールド２３の配列方向の一方端に設けられている。例えば、帰還口２３ａは、供給口２２ａよりも配列方向の一方端側に配置されている。

これによれば、帰還絞り路３１における流れ方向（第４方向ｄ４）は、帰還マニホールド１２３における流れ方向（第５方向ｄ５）の反対方向を成分として有している。このため、帰還絞り路３１から帰還マニホールド２３へ液体が流出する際、渦が発生して液体を拡散し、液体の含有物の沈殿を防止することができる。

また、帰還絞り路３１は、帰還マニホールド２３の延伸方向において、第４端３１ｂが第３端３１ａよりも帰還口２３ａ側になるように延びている。液体は、帰還絞り路３１を第３端３１ａから第４端３１ｂへ流れ、さらに、帰還マニホールド２３を帰還口２３ａへ流れる。この際、帰還絞り路３１における流れ方向（第４方向ｄ４）は帰還マニホールド２３の流れ方向（第５方向ｄ５）の反対の方向を有することになる。よって、液体の含有物の沈殿を防止することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るヘッド２０では、図６及び図７に示すように、流路形成体及び個別流路の構成、及び、供給マニホールド１２２及び帰還マニホールド１２３の配置が上記構成と異なる。これ以外の構成及び作用、効果は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。

具体的には、流路形成体は、ノズルプレート４０、第１流路プレート１４１、第２流路プレート１４２、第３流路プレート１４３、第４流路プレート１４４、第５流路プレート１４５、第６流路プレート１４６及び第７流路プレート１４７を含んでいる。これらのプレートは、この順で積層方向に積層されている。

供給マニホールド１２２及び帰還マニホールド１２３は、積層方向に直交する方向（例えば、幅方向）において互いの間に圧力室１２８を挟むように並んで配置されている。これによれば、積層方向において液体吐出ヘッドの小型化を図ることができる。なお、供給マニホールド１２２及び帰還マニホールド１２３は、複数のノズル２１の中心軸を含む面に対して互いに対称に配置されていてもよい。

供給マニホールド１２２及び帰還マニホールド１２３は、第３流路プレート１４３～第６流路プレート１４６を積層方向に貫通して形成されている。このため、供給マニホールド１２２及び帰還マニホールド１２３の上端は第７流路プレート１４７により覆われている。

供給口１２２ａは、第１方向ｄ１における供給マニホールド１２２の一方端（例えば、配列方向の一方側）に設けられている。ここでは、供給口１２２ａに接続される供給路１２２ｂは、供給口１２２ａから上方に延び、第７流路プレート１４７を貫通している。内部空間が供給路１２２ｂに連通する供給ポート１２２ｃは、第７流路プレート１４７に接続されている。

帰還口１２３ａは、第５方向ｄ５における帰還マニホールド１２３の一方端（例えば、配列方向の一方側）に設けられている。ここでは、帰還口１２３ａに接続される帰還路１２３ｂは、帰還口１２３ａから上方に延び、第７流路プレート１４７を貫通している。内部空間が帰還路１２３ｂに連通する帰還ポート１２３ｃは、第７流路プレート１４７に接続されている。例えば、供給口１２２ａ及び帰還口１２３ａは、幅方向に並ぶように配置されている。

個別流路は、第１連通孔１２５、供給絞り路１２６、第２連通孔１２７、圧力室１２８、第４連通孔１３３、帰還絞り路１３１及び第３連通孔１３２を有す。これらはこの順に配置されている。

第１連通孔１２５は、その上端が供給マニホールド１２２の下端に接続し、供給マニホールド１２２から積層方向の下方に延び、第２流路プレート１４２における上側部分を積層方向に貫通している。第１連通孔１２５は、幅方向における供給マニホールド１２２の中央よりも一方側（第１側）に配置されている。積層方向に直交する第１連通孔１２５の断面積は、第１方向ｄ１に直交する供給マニホールド１２２の断面積よりも小さい。

供給絞り路１２６は、その第１側の端が第１連通孔１２５の下端に接続し、第２方向ｄ２に延びている。供給絞り路１２６は、第２流路プレート１４２の下面から窪んだ溝により形成されている。なお、供給絞り路１２６の詳細については後述する。

第２連通孔１２７は、その上端が供給絞り路１２６の第２側の端に接続し、供給絞り路１２６から積層方向の下方に延び、第１流路プレート１４１における上側部分を積層方向に貫通している。第２連通孔１２７は、供給マニホールド１２２の下方であって、幅方向における供給マニホールド１２２の中央よりも他方側（第２側）に配置されている。積層方向に直交する第２連通孔１２７の断面積は、第２方向ｄ２に直交する供給絞り路１２６の断面積よりも大きい。

圧力室１２８は、その第１側の端が第２連通孔１２７の下端に接続し、第３方向ｄ３へ延びている。圧力室１２８は、第１流路プレート１４１の下面から窪んだ溝により形成されている。第３方向ｄ３に直交する圧力室１２８の断面積は、積層方向に直交する第２連通孔１２７の断面積よりも大きい。圧力室１２４の下端にノズル２１が接続されている。例えば、ノズル２１は、積層方向に直交する方向において圧力室１２４の中央に配置されている。

第４連通孔１３３は、その下端が圧力室１２８の第２側の端に接続し、圧力室１２８から積層方向の上方に延び、第１流路プレート１４１における上側部分を積層方向に貫通している。第４連通孔１３３は、帰還マニホールド１２３の下方であって、幅方向における帰還マニホールド１２３の中央よりも一方側（第１側）に配置されている。積層方向に直交する第４連通孔１３３の断面積は、第３方向ｄ３に直交する圧力室１２８の断面積よりも小さい。

帰還絞り路１３１は、その第１側の端が第４連通孔１３３の上端に接続し、第４方向ｄ４へ延びている。帰還絞り路１３１は、第２流路プレート１４２の下面から窪んだ溝により形成されている。第４方向ｄ４に直交する帰還絞り路１３１の断面積は、積層方向に直交する第４連通孔１３３の断面積よりも小さい。なお、帰還絞り路１３１及び供給絞り路１２６は、配列方向において圧力室１２８から同じ側へ延びている。なお、帰還絞り路１３１の詳細については後述する。

第３連通孔１３２は、その下端が帰還絞り路１３１の上端に接続し、帰還絞り路１３１から積層方向の上方に延び、第２流路プレート１４２における上側部分を積層方向に貫通している。第３連通孔１３２は、その上端が帰還マニホールド１２３の下端に接続されている。第３連通孔１３２は、幅方向における帰還マニホールド１２３の中央よりも第２側に配置されている。積層方向に直交する第３連通孔１３２の断面積は、第４方向ｄ４に直交する帰還絞り路１３１の断面積よりも大きい。

振動板１５５は、第１流路プレート１４１における圧力室１２８よりも上側部分により形成されている。なお、振動板１５５は、第１流路プレート１４１と別に形成されていてもよい。この場合、圧力室１２８は積層方向に第１流路プレート１４１を貫通し、圧力室１２８の上側が振動板１５５により覆われる。

＜供給絞り路の構成＞
供給絞り路１２６が延びる第２方向ｄ２は、第１方向ｄ１及び第３方向ｄ３の両方の成分を有している。また、第２方向ｄ２と第３方向ｄ３とのなす角θ２３が、第１方向ｄ１と第２方向ｄ２とのなす角θ１２よりも小さい。

さらに、第１連通孔１２５のサイズは、第２方向ｄ２に直交する供給絞り路１２６の断面積よりも大きく、第１方向ｄ１に直交する供給マニホールド１２２の断面積よりも小さい。第２連通孔１２７のサイズは、第２方向ｄ２に直交する供給絞り路１２６の断面積よりも大きく、第３方向ｄ３に直交する圧力室１２８の断面積よりも小さい。

また、供給絞り路１２６は、供給マニホールド１２２の延伸方向において、第２端１２６ｂが第１端１２６ａよりも供給口２２ａ側になるように延びている。また、圧力室１２８は、供給絞り路１２６の延伸方向において、ノズル２１に接続される部分１２８ｃが、第１端1２６ａに接続されている部分（例えば、第１側端1２８ｂ）よりも第２端1２６ｂ側の反対側になるように延びている。

＜帰還絞り路の構成＞
帰還絞り路１３１の延伸方向である第４方向ｄ４は、第３方向ｄ３及び第５方向ｄ５のそれぞれに対して傾斜している。このように、液体は圧力室１２８から帰還絞り路１３１に流入する際、液体の流れは第３方向ｄ３から第４方向ｄ４に変換する。この第４方向ｄ４は第３方向ｄ３を方向成分として有していることにより、帰還絞り路１３１において液体は、第３方向ｄ３への流れの圧力を利用して、第４方向ｄ４へ流れる。また、第４方向ｄ４は、第３方向ｄ３と反対側の方向を方向成分として有さないことにより、第４方向ｄ４への流れに対する抵抗を低減することができる。よって、圧力損失を低減することができる。

さらに、第４連通孔１３３のサイズは、第３方向ｄ３に直交する圧力室１２８の断面積よりも小さく、第４方向ｄ４に直交する帰還絞り路１３１の断面積よりも大きい。このため、圧力室１２８、第４連通孔１３３及び帰還絞り路１３１の順で段階的にサイズが大きくなることにより、面積の急減少を防止し、この順で流れる液体の圧力損失を低減することができる。

また、帰還絞り路１３１は、帰還マニホールド１２３に接続された第３端１３１ａ、及び、第３端１３１ａと反対側の第４端１３１ｂを有する。この帰還絞り路１３１は、帰還マニホールド１２３の延伸方向において、第３端１３１ａが第４端１３１ｂよりも帰還口１２３ａ側になるように延びている。また、圧力室１２８は、帰還絞り路１３１の延伸方向において、第１端１２６ａに接続されている部分（例えば、第１側端１２８ｂ）が、第４端１３１ｂに接続されている部分（例えば、第２側端１２８ａ）よりも第３端１３１ａ側の反対側になるように延びている。これにより、帰還絞り路１３１における流れ方向（第４方向ｄ４）は圧力室１２８の流れ方向（第３方向ｄ３）及び帰還マニホールド１２３の流れ方向（第５方向ｄ５）を有することになる。よって、この流れにおける圧力損失が低減することができる。

なお、図７では、配列方向の一方側において供給マニホールド１２２に供給口１２２ａが配置され、帰還マニホールド１２３に帰還口１２３ａが配置された。これに対し、図８に示すように、配列方向の一方側において供給マニホールド１２２に供給口１２２ａが配置され、配列方向の他方側において帰還マニホールド１２３に帰還口１２３ａが配置されてもよい。この場合、帰還絞り路１３１及び供給絞り路１２６は、配列方向において圧力室１２８から互いに異なる側へ延びている。

＜変形例３＞
変形例３に係るヘッド２０では、図９に示すように、帰還絞り路１３１は、第４方向ｄ４が第５方向ｄ５の反対方向及び第３方向ｄ３を成分として含むように設けられている。これ以外の構成及び作用、効果は上記と同様であるため、その説明を省略する。

これによれば、帰還絞り路１３１における流れ方向（第４方向ｄ４）は、帰還マニホールド１２３における流れ方向（第５方向ｄ５）の反対方向を方向成分として有している。このため、帰還絞り路１３１から帰還マニホールド１２３へ液体が流出する際、渦が発生して液体を拡散し、液体の含有物の沈殿を防止することができる。

この場合、帰還絞り路１３１は、帰還マニホールド１２３の延伸方向において、第４端１３１ｂが第３端１３１ａよりも帰還口１２３ａ側になるように延びている。また、圧力室１２８は、帰還絞り路１３１の延伸方向において、第１端１２６ａに接続されている部分（例えば、第１側端１２８ｂ）が、第４端１３１ｂに接続されている部分（例えば、第２側端１２８ａ）よりも第３端１３１ａ側の反対側になるように延びている。これにより、帰還絞り路１３１における流れ方向（第４方向ｄ４）は、圧力室１２８の流れ方向（第３方向ｄ３）、及び帰還マニホールド１２３の流れ方向（第５方向ｄ５）の反対方向を有することになる。よって、液体の含有物の沈殿を防止することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体の圧力損失を低減することができる液体吐出ヘッド等として有用である。

２０ ：ヘッド（液体吐出ヘッド）
２１ ：ノズル
２２ ：供給マニホールド
２２ａ ：供給口
２３ ：帰還マニホールド
２３ａ ：帰還口
２６ ：供給絞り路
２６ａ ：第１端
２６ｂ ：第２端
２７ ：第２連通孔（連通孔）
２８ ：圧力室
２９ ：ディセンダ
３１ ：帰還絞り路
３１ａ ：第３端
３１ｂ ：第４端
１２２ ：供給マニホールド
１２２ａ：供給口
１２３ ：帰還マニホールド
１２３ａ：帰還口
１２６ ：供給絞り路
１２６ａ：第１端
１２６ｂ：第２端
１２７ ：第２連通孔（連通孔）
１２８ ：圧力室
１３１ ：帰還絞り路
１３１ａ：第３端
１３１ｂ：第４端

Claims (12)

1. 液体が外部から供給される供給口が設けられ、第１方向に延びる供給マニホールドと、
   前記供給マニホールドに一端が接続され、第２方向に延びる複数の供給絞り路と、
   複数の前記供給絞り路の他端に接続され、前記第１方向とは異なる第３方向に延びると共に、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、を備え、
   前記供給絞り路は、前記第２方向が前記第１方向及び前記第３方向の両方の成分を有するように構成され、
   前記供給絞り路の一端は、前記第１方向に直交する方向における前記供給マニホールドの中央に接続され、
   前記供給絞り路の他端は、前記第３方向における前記圧力室の一端に接続されている、液体吐出ヘッド。
2. 前記第２方向と前記第３方向とのなす角は、前記第２方向と前記第１方向とのなす角よりも小さい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記圧力室と前記供給絞り路との間に設けられた連通孔を備えている、請求項１又は２項に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記連通孔のサイズは、前記第２方向に直交する前記供給絞り路の断面積よりも大きく、前記第３方向に直交する前記圧力室の断面積よりも小さい、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記圧力室に一端が接続され、第４方向に延びる帰還絞り路と、
   複数の前記帰還絞り路の他端に接続され、前記液体が前記外部へ排出される帰還口が設けられ、前記第４方向とは異なる第５方向に延びる帰還マニホールドと、を備えている、請求項１～４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第３方向及び前記第１方向を含む平面に直交する方向において、前記供給マニホールドと前記帰還マニホールドとが互いに重なって配置されている、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記帰還絞り路は、前記第４方向が前記第３方向及び前記第５方向を成分として含むように設けられている、請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記帰還絞り路は、前記第４方向が前記第５方向の反対方向及び前記第３方向を成分として含むように設けられている、請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記ノズルと前記圧力室とを連通させ、前記帰還絞り路に接続されているディセンダを備え、
   前記帰還絞り路は、前記第４方向が前記第３方向の反対方向及び前記第５方向を成分として含むように設けられている、請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記ノズルと前記圧力室とを連通させ、前記帰還絞り路に接続されているディセンダを備え、
    前記帰還絞り路は、前記第４方向が前記第３方向の反対方向及び前記第５方向の反対方向を成分として含むように設けられている、請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
11. ノズルに接続される圧力室と、
    前記圧力室に接続される第１端、及び、前記第１端と反対側の第２端を有する供給絞り路と、
    液体が外部から供給される供給口が設けられ、複数の前記供給絞り路の前記第２端が接続される供給マニホールドと、を備え、
    前記供給マニホールドの延伸方向において、前記第２端が前記第１端よりも前記供給口側になるように前記供給絞り路が延び、
    前記供給絞り路の延伸方向において、前記ノズルに接続される部分が前記第１端に接続される部分よりも前記第２端側の反対側になるように前記圧力室が延び、
    前記液体が前記外部へ排出される帰還口が設けられた帰還マニホールドと、
    前記帰還マニホールドに接続される第３端、及び、前記第３端と反対側の第４端を有する帰還絞り路と、
    前記ノズルと前記圧力室とを連通させ、前記帰還絞り路に接続されているディセンダと、を備え、
    前記帰還マニホールドの延伸方向において、前記第３端が前記第４端よりも前記帰還口側になるように前記帰還絞り路が延び、
    前記帰還絞り路の延伸方向において、前記第１端に接続される部分が前記第４端に接続される部分よりも前記第３端側になるように前記圧力室が延びている、液体吐出ヘッド。
12. ノズルに接続される圧力室と、
    前記圧力室に接続される第１端、及び、前記第１端と反対側の第２端を有する供給絞り路と、
    液体が外部から供給される供給口が設けられ、複数の前記供給絞り路の前記第２端が接続される供給マニホールドと、を備え、
    前記供給マニホールドの延伸方向において、前記第２端が前記第１端よりも前記供給口側になるように前記供給絞り路が延び、
    前記供給絞り路の延伸方向において、前記ノズルに接続される部分が前記第１端に接続される部分よりも前記第２端側の反対側になるように前記圧力室が延び、
    前記液体が前記外部へ排出される帰還口が設けられた帰還マニホールドと、
    前記帰還マニホールドに接続される第３端、及び、前記第３端と反対側の第４端を有する帰還絞り路と、
    前記ノズルと前記圧力室とを連通させ、前記帰還絞り路に接続されているディセンダと、を備え、
    前記帰還マニホールドの延伸方向において、前記第４端が前記第３端よりも前記帰還口側になるように前記帰還絞り路が延び、
    前記帰還絞り路の延伸方向において、前記第１端に接続される部分が前記第４端に接続される部分よりも前記第３端側になるように前記圧力室が延びている、液体吐出ヘッド。

Images